第8章 直流稳压电源.ppt

第八章 直流稳压电源,小功率直流稳压电源,单相整流电路,串联型直流稳压电路,三端集成稳压器,开关型稳压电路,滤波电路,8.1 单相整流电路,8.1.1 单相半波整流电路,忽略二极管的正向压降,半波整流电压的平均值,负载电流的平均值,等于二极管电流的平均值ID,二极管所承受的最高反向电压,ID和URM决定了整流二极管的选择范围,一般要有1.52倍的裕量,脉动电压的直流分量,U：变压器副边电压的有效值,8.1.2 单相桥式整流电路,u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止,忽略二极管的正向压降，uO=u20,u2的负半周，D2、D4导通，D1、D3截止，uO=-u2 仍大于零,比半波整流电路增加了一倍,负载电流的平均值,每个二极管只导电半周,二极管所承受的最高反向电压仍为,集成硅整流桥：,8.2 滤波电路,将脉动直流电变成较为平滑的直流电，这个过程称为滤波,滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路,8.2.1 电容滤波电路,不接电容时的uo,u2 下降，uC通过RL放电，随u2下降,|u2|uC后(b点)，uC又随u2的增大上升至最大值(bc段),当u2 uC后，二极管截止，uC通过RL放电，时间常数=RLC(ab段),接入电容后的uo,uo的脉动比整流后没有电容滤波时的电压脉动要小得多，平均值也提高了,越大,uO的下降部分就越平缓,确定滤波电容 的计算公式,RL=，即=时，负载开路，电容无放电回路,UO=1.4U2,C=0，即=0时，电路不接电容，输出电压为桥式整流后的电压，UO=0.9U2,0.9U2UO1.4U2,UO=1.2U2,放电时间常数越大，二极管导通的时间就越短，冲击电流就越大,二极管导电角(导通时间),电容滤波电路的优点是结构简单，输出电压较高，纹波较小,缺点有二条：1.RL变化时，电容放电的时间常数也变化，输出电压随之变化;,2.由于电容C的限制，为取得较平滑的输出电压，RL应取较大的值，从而负载电流较小,结论：电容滤波电路适用于负载电流较小，负载变化不大的场合,8.2.2 电感滤波电路,从信号角度分析，桥式整流电路的输出电压和电流都是正弦半波，可将它们按付里叶级数分解为直流分量和交流分量的叠加,RL越小，RL上的交流分量就越小，滤波效果就越好,电感滤波电路适用于负载电阻较小，负载电流较大的场合,对直流分量:XL=0，电感相当于短路，电压全部降在RL上,对谐波分量:f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。,其它滤波电路,为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。,8.3 串联型稳压电路,8.3.1 电路的组成和工作原理,（1）输入电压变化时,实质是电压负反馈,输入电压的增量基本上由三极管承担，三极管称为调整管,调整管与负载串联，电路称为串联型稳压电路,（2）负载电阻变化时,8.3.2 输出电压的调节范围,运放工作在线性区,8.3.3 技术指标,技术指标,特性指标：,允许输入电压范围、输出电压调节范围和输出电流等,质量指标：,衡量输出电压的稳定程度，包括稳压系数Sr、输出电阻ro、温度系数ST和纹波电压等,稳压系数,输出电阻,温度系数,纹波电压：输出电压中的交流分量，通常以二次谐波(100HZ)的有效值来衡量，一般为mV数量级,8.4 集成稳压器,三端集成稳压器,CW78系列 输出正电压,CW79系列 输出负电压,固定输出,可调输出,CW317 输出正电压,CW337 输出负电压,固定输出分5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七档。7805表示输出电压值为+5V，7912表示输出电压值为-12V。,最大输出电流分3A、1.5A、0.5A、0.1A四档。78T：3A，78：1.5A，78M：0.5A，78L：0.1A,78、79系列的最高输入电压为35V，最小输入输出压差为2.5V,稳压器输入电压额定输出电压+最小输入输出压差,1端:输入端2端:公共端3端:输出端,W7800系列稳压器外形及典型接线图,+10V,+5V,注意：输入与输出端 之间的电压不 得低于2.5V！,基本应用接法,1端:公共端2端:输入端3端:输出端,W7900系列稳压器外形及典型接线图,-10V,-5V,输出15V电压的稳压电路,扩展输出电压：,UO=U23+UZ,方法一：,扩展输出电压：,方法二：,运放“虚短”U2=U-=U+,扩大输出电流的电路,CW317应用电路,基准电压U21=1.25V，调整端电流Iadj很小,8.5 开关型稳压电路,由分立元件组成的串联型直流稳压电路以及集成稳压器，其调整管工作在线性放大区，故也称为线性稳压电源。线性稳压电源的优点是：结构简单，调整方便，输出电压脉动小。,缺点是效率低，一般只有30%50%，而且常需加装体积较大的散热片。造成效率低的原因在于调整管工作在线性放大区，调整管上始终存在一定的电流与电压，不断地消耗能量。,由于调整管功耗低，散热片可随之减小，而且许多开关型稳压电路还可省去50HZ工频变压器。另外，开关频率通常为几十千赫，所以滤波电感和电容的容量可大大减小，体积和重量都要小很多。,如果我们通过控制脉冲信号让调整管工作在饱和区和截止区，适当调节矩形脉冲的占空比，即调节调整管开(饱和导通)和关(截止)的时间，那么利用储能元件，也能使电路的输出电压稳定在一定的范围内，这种电路就称为开关型稳压电路。,由于调整管饱和导通时的管压降UCES和截止时的穿透电流ICEO都很小，调整管的管耗很小，因此电源效率可提高到80%90%。,降压型开关稳压电路的工作原理,当控制脉冲为高电平（Ton期间）时，调整管T饱和导通，其发射极电压uE等于UI-UCES，此时二极管D截止，电感电流iL随时间线性增大，它一方面向负载供电，一方面对电容C充电，此时电感L处于储能状态。,当控制脉冲为低电平（Toff期间）时，调整管T截止。由于电感电流不能突变，故在L两端产生一个极性为左负右正的感应电动势，使二极管D导通，此时调整管的发射极电压uE等于-UD（UD为二极管的正向压降），电感L将原先储存的能量通过二极管D向负载释放，使得负载中继续有电流流过，同时仍给电容充电，iL开始下降，当电流下降到输出电压小于电容电压时，电容开始给负载放电，使负载电压维持在一定的数值之上,开关型稳压电源与线性稳压电源一样，输出电压Uo会随UI和RL变化而变化，因此，为了达到稳压的目的，电路中还应有负反馈控制电路，根据输出电压Uo的变化自动调整占空比，使Uo稳定。,开关型稳压电源具有效率高、体积小、重量轻的突出优点，缺点是输出电压中纹波和噪声成分较大，调整管控制电路比较复杂，在精度要求较高的场合，仍采用串联型稳压电源或集成稳压器。,